一种AgTiB2G触头材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种AgTiB2G触头材料，按质量百分比由以下组分组成：Ag 87～95.5％，TiB

【技术实现步骤摘要】
一种AgTiB2G触头材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于低压触头材料
，具体涉及一种AgTiB2G触头材料，本专利技术还涉及该AgTiB2G触头材料的制备方法。

技术介绍

[0002]银基触头材料通过添加弥散分布的增强相，既强化了银基体，又在一定程度上改善了材料的电气性能，使其成为应用最广的低压触头材料。随着电器开关向小型化、大功率化、多功能化的方向发展，体积更小的电触头要承受更大的电弧侵蚀，因此对触头材料也提出了更为严苛的性能要求，如具有更为优异的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和抗材料转移等。但是，现有的触头材料难以满足这些需求，如AgNi触头在大电流下抗熔焊性差，AgC触头耐电弧侵蚀性差等问题，从而影响了电气系统的稳定性、可靠性和寿命。TiB2具有高熔点、高硬度和良好的导电导热性，因此，TiB2颗粒在提高银基触头耐电弧侵蚀性能具有很大的优势。石墨(G)因在电弧的作用下与大气中的氧反应，形成的气体逸出在触头表面形成疏松多孔的蜂窝状组织，显著提高了银基触头材料的抗熔焊性能。因此采用TiB2和石墨有机协同可发挥其自身优势，在保持银自身良好的导电导热性的同时提高其耐电弧侵蚀性能和熔焊性能，有望获得一种综合性能优异的AgTiB2G触头材料。
[0003]增强相在银基体中的分散程度是影响银基触头材料电气性能的关键因素，而混粉工艺是影响增强相分布的主要因素。常用的球磨混粉、三维混粉和V型混粉等方法，其原理主要是利用重力对流扩散使粉末混合均匀。但是由于增强相与基体之间比重、粒径差异较大以及纳米级增强相粘性大、流动性差等因素造成混粉困难，难以实现增强相的均匀分散，并且球磨混粉过程中，磨球与磨球之间，磨球与球磨罐内壁相互碰撞易引入磨球杂质。因此开发一种综合性能优异的AgTiB2G触头材料及其制备方法具有重要的工程意义和实用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种AgTiB2触头材料，在保持银基触头材料良好导电性的同时显著提高了力学性能和电气性能。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种AgTiB2G触头材料的制备方法，实现了增强相在银基体的均匀分布并减少了杂质的引入。
[0006]本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种AgTiB2G触头材料，按质量百分比由以下组分组成：Ag 87～95.5％，TiB
2 4～10％，石墨(G)0.5～3％，以上各组分质量百分比之和为100％。
[0007]本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种AgTiB2G触头材料的制备方法，具体步骤如下：
[0008]步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：Ag粉87～95.5％，TiB2粉 4～10％，石墨粉0.5～3％，上述各组分质量百分比之和为100％。
[0009]步骤2，将Triton X
‑
100(聚乙二醇辛基苯基醚)加入到酒精A中搅拌均匀，得到Triton X
‑
100酒精混合溶液。将称取的石墨粉加入到Triton X
‑
100 酒精混合溶液，然后超声处理30～60min，得到石墨悬浮液。
[0010]步骤3，将称取的TiB2粉加入到酒精B中，然后超声处理30～60min，得到TiB2悬浮液。
[0011]步骤4，将称取的Ag粉加入到酒精C中，然后超声处理30～60min，得到Ag粉悬浮液，再将其移至水浴磁力搅拌器中搅拌30min。
[0012]步骤5，将石墨悬浮液、TiB2悬浮液分别逐滴加入Ag粉悬浮液中，在磁力搅拌作用下边滴加边搅拌，滴加结束后持续搅拌，直至完全干燥，获得 Ag
‑
TiB2‑
G混合粉末。
[0013]步骤6，将混合粉末装入石墨模具中，然后将其放入放电等离子烧结炉中，先以30℃3min的速度升温至400℃保温3min，再以100℃3min的速度升温至650～750℃保温5～10min，随后炉冷却至室温，获得一种综合性能优异的AgTiB2G触头材料。
[0014]本专利技术的特点还在于，
[0015]步骤1中Ag粉为5μm的树枝状粉末，TiB2粉为50nm的形状不规则粉体，石墨粉粒度为3
‑
6μm，粉末纯度均大于99.9％。
[0016]步骤2中Triton X
‑
100的质量分数为1wt.％，石墨粉与Triton X
‑
100酒精混合溶液的质量比为1:6～1:8。
[0017]步骤3中TiB2粉与酒精B质量比为1:8～1:10。
[0018]步骤4中Ag粉与酒精C质量比为1:3～1:5，水浴磁力搅拌器转速为 200～300rpm。
[0019]步骤5中水浴磁力搅拌器温度设置为50～70℃。
[0020]步骤6中烧结压力为35～50MPa，真空度大于1
×
10
‑3MPa。
[0021]本专利技术的有益效果是，本专利技术的一种综合性能优异的AgTiB2G触头材料及制备方法，通过在酒精中加入分散剂Triton X
‑
100(聚乙二醇辛基苯基醚)，不仅可在石墨表面形成一层吸附膜，而且还降低了溶液表面张力，从而减少了石墨形成团簇的作用力，阻止石墨团聚。然后利用超声空化作用产生具有强烈冲击力的微射流，使得粉末在酒精溶液中均匀分散，分别形成悬浮液。随后在磁力搅拌产生的离心力作用下将石墨和TiB2悬浮液逐滴滴加到Ag粉悬浮液中，使增强相颗粒与Ag粉均处于悬浮运动状态，溶液中Ag颗粒起到空间位阻作用，防止纳米TiB2增强相自身团聚。在放电等离子烧结时采用两步烧结，低温烧结过程有利于低熔点的有机物气化分解，及时排出残留的分散剂，随后高温烧结过程快速实现复合材料的致密化。因此，与球磨法混粉不均且易引入磨球杂质相比，本专利技术采用超声分散与磁力搅拌相结合的方法实现了粉末的均匀混合，再经放电等离子烧结时两步烧结的方法制备出的银基触头材料，不仅实现了增强相的均匀分布且未引入任何杂质。本专利技术的一种综合性能优异的AgTiB2G触头材料，涉及到TiB2和石墨物理特性的协同效应，弥散分布的TiB2颗粒可分散电弧，其引入不但减弱了机械磨损，而且增加了粘度，从而稳定了熔池减少了喷溅。石墨在电弧热的作用下被氧化生成的气体在表面形成的蜂窝状组织有助于减少触头对之间的粘结和熔焊，实现了在保持银基触头材料良好导电性的同时显著提高了力学性能和电气性能，获得了一种综合性能优异的AgTiB2G触头材料。
附图说明
[0022]图1是本专利技术一种AgTiB2G触头材料的制备流程图；
[0023]图2是本专利技术制备的Ag
‑
4wt.％TiB2‑
1wt.％G触头材料显微组织；
[0024]图3是本专利技术制备的Ag
‑
4wt.％TiB2‑
1wt.％G触头材料在36V316A时电接触5000次后的阴极形貌；
[0025]图4是本专利技术制备的Ag
‑
4wt.％TiB2‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AgTiB2G触头材料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：Ag 87～95.5％，TiB
2 4～10％，石墨0.5～3％，以上各组分质量百分比之和为100％。2.一种AgTiB2G触头材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取如下材料：Ag粉87～95.5％，TiB2粉4～10％，石墨粉0.5～3％，上述各组分质量百分比之和为100％；步骤2，将Triton X
‑
100加入到酒精A中搅拌均匀，得到Triton X
‑
100酒精混合溶液，随后将称取的石墨粉加入到Triton X
‑
100酒精混合溶液，然后超声处理30～60min，得到石墨悬浮液；步骤3，将称取的TiB2粉加入到酒精B中，然后超声处理30～60min，得到TiB2悬浮液；步骤4，将称取的Ag粉加入到酒精C中，然后超声处理30～60min，得到Ag粉悬浮液，再将其移至水浴磁力搅拌器中搅拌30min；步骤5，将石墨悬浮液、TiB2悬浮液分别逐滴加入Ag粉悬浮液中，在磁力搅拌作用下边滴加边搅拌，滴加结束后持续搅拌，直至完全干燥，获得Ag
‑
TiB2‑
G混合粉末；步骤6，将Ag
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TiB2‑
G混合粉末装入石墨模具中，然后将其放入放电等离子烧结炉中，先以30℃3min的速度升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献辉，费媛，李航宇，邱艳茹，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：